Die Herstellung von Formteilen wie beispielsweise Sitzschalen aus Sperrholz ist eine inzwischen bewährte Technologie. Die Entwicklung neuer Formen stellt dabei einen aufwändigen Prozess dar. Dabei muss immer gewährleistet sein, dass im fertigen Formteil keine die Qualität negativ beeinflussenden Materialschädigungen wie bspw. Risse oder Schubfalten auftreten. Um den Aufwand für die Konstruktion und den Bau neuer Gesenke zu mindern, wurden am IHD in Dresden in Zusammenarbeit mit der Danzer Deutschland GmbH Möglichkeiten untersucht, Formabweichungen zur Zielgeometrie von Sperrholzformteilen vorherzusagen und durch diese Vorhersage auf Basis von funktionalen Zusammenhängen zwischen Presswerkzeug und -prozess, Materialeigenschaften und -qualität sowie der Furnierschichtenanordnung, -ausrichtung und -dicke das Auftreten von Materialschädigungen wie Schubfalten- und Rissbildung deutlich zu vermindern.

Dabei kam als Werkzeug die Simulation/Modellierung in Form der Finite-Elemente-Methode (FEM) zum Einsatz. Mit Hilfe der Modellierung des Materials wurden die ablaufenden Prozesse simuliert und das resultierende Materialverhalten analysiert, um die Ursachen der Materialschädigung zu identifizieren (Abbildung 1). Hierzu wurden verschiedene Modellparameter variiert, um deren Einfluss auf das Strukturverhalten zu untersuchen und die Struktur bzw. den Prozess hinsichtlich einer geringeren Schadenseintrittswahrscheinlichkeit zu optimieren. Die Ergebnisse der Simulationen wurden anschließend durch Versuche im Technikumsmaßstab sowie im industriellen Versuch bei der Firma Danzer validiert.

Vorgehensweise und Ergebnisse

Bei der Herstellung von komplexen, doppelt gekrümmten Sperrholzformteilen kommt es zu unterschiedlichsten Fehlerbildern. Zur Identifizierung der auftretenden Fehler wurde eine Fehleranalyse durchgeführt. Grundlage dafür bildete ein Datensatz, der im Rahmen eines kontinuierlichen Qualitätsmanagements erhoben wurde. Entsprechend der Datenanalyse lag der Fokus auf den Fehlerbildern Risse, Falten und Rückverformungen. Die jeweilige Schadensursache sollte mittels der richtungsabhängigen Spannungsanalyse und Verformungsanalyse in der Simulation untersucht werden.

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